生油理論的發(fā)展

1、生油理論的發(fā)展-油氣地球化學(xué)CUG 021103 班從過(guò)去到現(xiàn)在，人們?cè)陂L(zhǎng)期尋找、勘探和研究油氣的基礎(chǔ)上，提出各種生油 假說(shuō)。不斷地發(fā)展、改進(jìn)完善，直至今天，干酪根熱降解成油理論，逐步被大多 數(shù)人接受，但是世界上第一個(gè)試圖探索石油成因的是俄國(guó)的羅蒙諾索夫。早在1763年，他 就提出了以下觀點(diǎn)：地下肥沃的物質(zhì)，如油頁(yè)巖、碳、瀝青、石油和琥珀都起源 于植物。石油是當(dāng)今世界使用最普遍的能源和最重要的化工原料。然而關(guān)于石油 的起源，自從100-200年前，俄國(guó)兩位有名的科學(xué)家分別提出了石油的有機(jī)成 因和無(wú)機(jī)成因以來(lái)，學(xué)者們也就分成旗幟鮮明的兩大學(xué)派，各持一說(shuō)，至今仍爭(zhēng) 論不休，難分勝負(fù)。石油工業(yè)發(fā)展早

2、期，認(rèn)為是石油是無(wú)機(jī)成因的，無(wú)機(jī)成因說(shuō)大致可歸為2類(lèi)： 一是地深成因說(shuō)，認(rèn)為烴形成于地球深處；二是宇宙成因說(shuō)，認(rèn)為烴類(lèi)早在宇宙 階段已經(jīng)形成。從十八世紀(jì)七十年代以來(lái)，對(duì)油氣成因的認(rèn)識(shí)基本上分為無(wú)機(jī)成油和有機(jī)成油學(xué)說(shuō)兩大學(xué)派。（一）無(wú)機(jī)成因說(shuō)石油成因的一種假說(shuō)。這種假說(shuō)認(rèn)為，石油是由自然界的無(wú)機(jī)碳和氫經(jīng)過(guò) 化學(xué)作用而形成的。石油無(wú)機(jī)成因說(shuō)大致分為兩類(lèi)。地深成因說(shuō)，認(rèn)為烴類(lèi)起 源于地球深處。其依據(jù)是：在火山噴出的氣體及熔巖流中含烴，來(lái)自地下深處的 巖漿巖中發(fā)現(xiàn)有C1C2的烷烴及可供生成烴類(lèi)的化學(xué)元素；變質(zhì)巖、巖漿巖及 穿入前寒武系結(jié)晶巖的偉晶巖中也見(jiàn)到含油顯示，甚至在結(jié)晶基巖中發(fā)現(xiàn)可供開(kāi) 采的工業(yè)

3、油氣流。宇宙成因說(shuō)，認(rèn)為烴類(lèi)在宇宙形成階段即已生成。其依據(jù)是： 在天體中常有碳、氫、氧諸元素及其化合物的存在。例如，彗星頭部的氣圈中含 有一氧化碳、二氧化碳和甲烷等；在太陽(yáng)系行星的大氣圈中也存在一定濃度的甲 烷；在隕石中也已鑒定出烴類(lèi)化合物。在日常生活中，我們常用“化石燃料”來(lái)稱(chēng)呼石油、煤炭、天然氣等經(jīng)過(guò)千百 萬(wàn)年才形成的，埋藏在地層中的能源。在煤層中，人們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)了樹(shù)木的性狀和 由樹(shù)木的脂類(lèi)物質(zhì)形成的琥珀等直接證據(jù)，表明煤炭確是由死去的植物變成的； 對(duì)于天然氣，石油地質(zhì)工作者們也已證明，它們可以由石油、甲烷細(xì)菌的生物化 學(xué)作用、煤炭的分解作用而形成，還可以從地下深處的巖漿中釋放出來(lái)富含甲烷

4、的“無(wú)機(jī)成因天然氣”。石油是由古代生物（包括動(dòng)物與植物，尤以浮游生物為主） 生成的，既有機(jī)成因，這一點(diǎn)也被大多數(shù)學(xué)者認(rèn)同。然而，隨著全球范圍內(nèi)石油 勘探難度的增加和人們對(duì)油田的認(rèn)識(shí)加深，越來(lái)越多的現(xiàn)象用“石油有機(jī)成因”的 理論無(wú)法解釋?zhuān)L(zhǎng)期失寵的無(wú)機(jī)成油理論又重新受到世界石油地質(zhì)家的普遍重 視。1、碳化說(shuō)：1876年俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫：石油是地下深處的金屬碳化 物與下滲的水相互作用所生成。生成的石油蒸氣在沖向地殼的過(guò)程中冷凝形成油 氣藏。2、宇宙說(shuō)：1889年俄國(guó)索柯洛夫：碳?xì)浠衔锸怯钪嫠逃械?，在地球處于熔融階段時(shí)即已存在于氣圈之中了，以后地球冷卻被吸附凝結(jié)在地殼上部 形成油氣藏。3、巖漿

5、說(shuō)：蘇聯(lián)庫(kù)德梁采夫（1949,10），在紀(jì)念宇宙說(shuō)六十周年時(shí)突然由 有機(jī)說(shuō)的觀點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)說(shuō)，認(rèn)為地球深處的巖漿中，含有C、H，還有O、N、 S及石油中其他灰分元素。在6000C12000C下，C、H可形成甲基，到3000 4000?？尚纬纱渭谆?，隨著溫度降低，可形成甲基，最后形成甲烷，甲炔基 可聚合形成各種烴，在溫度、壓力適合時(shí)形成石油。 其證據(jù)是：巖漿巖、變 質(zhì)巖中相繼發(fā)現(xiàn)油氣藏。（二）有機(jī)成因說(shuō)石油是在質(zhì)時(shí)期中生物死亡后，有機(jī)物分解而形成的。石油有機(jī)成因假說(shuō) 的主要依據(jù)是：石油餾分具旋光性（見(jiàn)石油）。生物有機(jī)質(zhì)普遍具有這種旋光 性，而無(wú)機(jī)質(zhì)則普遍不具有這種旋光性?，F(xiàn)代沉積物及代沉積物中都

6、含有構(gòu) 成石油的各種烴類(lèi)化合物（由碳?xì)鋬煞N元素構(gòu)成的有機(jī)化合物，也稱(chēng)碳?xì)浠?物）。石油成因的理論研究，由于對(duì)原始物質(zhì)的看法不同，出現(xiàn)了有機(jī)與無(wú)機(jī)成因 之爭(zhēng)，形成無(wú)機(jī)成因和有機(jī)成因兩大學(xué)派。無(wú)機(jī)成因論者認(rèn)為，石油是由自然界 的無(wú)機(jī)物生成的（見(jiàn)石油無(wú)機(jī)成因說(shuō)）；有機(jī)成因論者認(rèn)為，石油是由自然界的 有機(jī)物生成的（見(jiàn)石油有機(jī)成因說(shuō)）。在有機(jī)成因?qū)W派中，又有早期成油說(shuō)和晚 期成油說(shuō)（見(jiàn)干酪根成油說(shuō)），以及唯海相有機(jī)質(zhì)成油與陸相有機(jī)質(zhì)亦能成油之 爭(zhēng)（見(jiàn)陸相成油說(shuō)）。目前，石油有機(jī)成因說(shuō)得到絕大多數(shù)石油地質(zhì)學(xué)者的支持， 特別是石油有機(jī)成因的晚期成油說(shuō)在石油地質(zhì)勘探工作中占主導(dǎo)地位。石油勘探 實(shí)踐表明，世界

7、上已發(fā)現(xiàn)的99%以上的油氣田都分布在富含有機(jī)質(zhì)的沉積巖區(qū)， 火成巖或變質(zhì)巖中儲(chǔ)存的具有工業(yè)價(jià)值的石油是由附近的沉積巖中生成的石油 運(yùn)移而來(lái)。由于干酪根熱降解成油說(shuō)能比較合理地解釋石油的生成和分布，因而 成為油氣資源評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。1、十八世紀(jì)中葉，羅蒙諾夫提出“石油是煤在地下高溫蒸餾的產(chǎn)物一一蒸餾 說(shuō)。2、二十世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)石油中有咋啉化合物，石油有旋光性有機(jī)說(shuō)盛行 “植物說(shuō):“動(dòng)物說(shuō)、混合說(shuō)、脂肪說(shuō)、碳水化合物說(shuō)、蛋白質(zhì)說(shuō)。3、“混成說(shuō)” 1932 年古勃金)：含有各種類(lèi)型的分散有機(jī)質(zhì)的淤泥，在成巖早期產(chǎn)生分散狀態(tài)的石 油，在壓實(shí)過(guò)程中和水一起進(jìn)入儲(chǔ)層形成油氣藏。一一早期有機(jī)成因說(shuō)4、早期有機(jī)

8、論(P.V.Smith , 1952-1954 ):石油是有機(jī)質(zhì)在沉積(埋藏成巖)早 期生成的，是許多海相生物遺傳下來(lái)的天然烴的混合物。5、晚期成油說(shuō)(P.H.Abelson , 1963 ):石油是由沉積巖中占有機(jī)質(zhì)7 0 - 9 0 %的不溶部分 (干酪根)經(jīng)過(guò)一定的埋藏演化，在成巖作用晚期，經(jīng)熱解產(chǎn)生的。一一干酪根 熱解成油說(shuō) 6、液態(tài)窗(Pusey , 1973 ):液態(tài)烴分布規(guī)律，主要分布66.5 148.9C地溫間，高于此溫度大部分為凝析氣田、氣田、干氣田；低于此溫度則 為生物成因氣。液態(tài)烴存在的溫度范圍稱(chēng)為液態(tài)窗。表明石油的分布于溫度有關(guān)， 存在于一定深度范圍，并不在地表，從而支

9、持了晚期有機(jī)說(shuō)。近來(lái)，石油有機(jī)成油理論的又一進(jìn)展是煤成烴理論的發(fā)展與完善。二十世紀(jì) 六十年代以來(lái)，在世界各地相繼發(fā)現(xiàn)了一批與中、新生代煤系地層有關(guān)的油氣田。 這表明煤系地層不僅是天然氣的主要來(lái)源，而且也能形成相當(dāng)數(shù)量的石油聚集和 大油田。到了二十世紀(jì)八十年代，人們通過(guò)有機(jī)巖石學(xué)與地球化學(xué)相結(jié)合的方法 和實(shí)驗(yàn)?zāi)M對(duì)煤成油問(wèn)題進(jìn)行了深入的理論探討，提出了煤系地層有機(jī)質(zhì)生烴機(jī)理和演化模式。這就更拓寬了油氣勘探領(lǐng)域。（三）與傳統(tǒng)石油有機(jī)成因理論相悖的現(xiàn)象近年來(lái)，傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論和長(zhǎng)期從事油氣勘探的專(zhuān)家學(xué)者們遇到的許多問(wèn)題，難以用傳統(tǒng)的石油“有機(jī)成因理論”圓滿(mǎn)地解釋?zhuān)阂?、一些地區(qū)為什么找到了大約15億年

10、前形成的石油？而按照傳統(tǒng)的石油 地質(zhì)與生物學(xué)理論，當(dāng)時(shí)的生物量似乎并不足以形成石油。為什么在不含生物的 地層中也能找到石油？比如加拿大阿爾伯塔省的阿塔巴斯河區(qū)和美國(guó)堪薩斯的 克拉富特普魯斯油田，都是在沒(méi)有富含生物的沉積巖層。二、為什么許多大型油氣田都分布在地殼的大型線狀斷裂帶上？它們的分布 顯然受地球板塊的邊界控制，比如美國(guó)在洛杉磯的逆掩斷裂帶上就發(fā)現(xiàn)了 19個(gè) 油田。為什么一些油氣田都與大山脈相鄰一一那里大多是板塊或者地塊的結(jié)合 帶。我國(guó)新疆克拉瑪依油田在著名的“克一一烏大斷裂帶”附近就找到了十余個(gè)油 氣田，而離開(kāi)這條斷裂帶就很難發(fā)現(xiàn)油氣田。三、為什么世界上的大型、超大型油氣田大多集中分布？

11、比如中東地區(qū)，這 僅僅用“那里的海相地層可以更多地富集有機(jī)質(zhì)”的觀點(diǎn)解釋恐怕難以令人信服。四、為什么大型油氣田的分布區(qū)內(nèi)，往往地?zé)嶂刀驾^高？而且大油田的地層 深部大多存在著一個(gè)地幔柱一那是油藏與地下深處相通的證據(jù)。五、為什么世界上許多油田的汞含量都很高？其含量高于大氣中含量的幾十 到幾百倍。為什么一些油氣區(qū)中的的氨含量也高得驚人（比如我國(guó)四川南部天然 氣田中的氨的比例相當(dāng)高，經(jīng)過(guò)提純后可以生產(chǎn)工業(yè)性氨）？為什么在世界許多 大型鉛鋅礦中都發(fā)現(xiàn)了大量碳質(zhì)瀝青？而鉛鋅礦富集的主要原因就是地殼深部 的熱液上涌。六、1973年遼寧省大地震后，遼河油田的石油勘探形勢(shì)突然好轉(zhuǎn)，1986年 產(chǎn)量突破1000萬(wàn)噸，一躍成為繼大慶、勝利油田之后我國(guó)第三大油田。而且， 遼河盆地內(nèi)平均每平方公里年產(chǎn)原油近一萬(wàn)噸；山東勝利油田的面積僅為3000 平方公里，但采出的原油已達(dá)3000萬(wàn)噸；玉門(mén)老君廟油田經(jīng)過(guò)60年的開(kāi)采以后， 已經(jīng)采出了幾倍于原來(lái)探明的地質(zhì)儲(chǔ)量，這些都是用常規(guī)的石油地質(zhì)理論難以解 釋的。七、傳統(tǒng)的石油地質(zhì)理論認(rèn)為，石油的生成至少需要數(shù)百萬(wàn)年以上的時(shí)間， 但是，最新的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)熱模擬試驗(yàn)表明，石油的生成并不需要太高的溫度和壓力， 人們對(duì)美國(guó)黃石公園內(nèi)熱泉的有機(jī)質(zhì)研究也表明，生成石油的時(shí)間有幾千年足 矣！更有甚者，墨西哥灣水域漂浮的藻類(lèi)經(jīng)太陽(yáng)暴曬數(shù)周后，竟有液態(tài)的油滴生 成。面對(duì)這些向傳統(tǒng)石油地質(zhì)